Das Projekt "Characterizing life history strategies of arbuscular mycorrhizal fungi using mitochondrial and nuclear-encoded marker genes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universite de Bourgogne, Plante-Microbe-Environnement durchgeführt. The majority of plants are partners in the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) therefore play an important role in plant nutrient uptake and plant growth and mong the host plants of this symbiosis are many agriculturally important plants. Molecular marker genes have facilitated to identify species under field conditions and now newly developed markers allow to address the genetic structure within species. The present project aims at a better understanding of the processes of population and community assembly of AMF, which can be expected to affect their interaction with host plants. Two main lines of research will be followed, assessing community and population richness on qualitative and quantitative levels, respectively. We will use a set of molecular markers to elucidate root colonization strategies in different species of AMF, and among different genotypes of the same species. Methods will be developed to obtain quantitative estimates of the abundance of subspecies genotypes within populations. The usability of the marker genes for large-scale diversity surveys ('barcoding') will be assessed.
Das Projekt "Understanding and tailoring aerobic granular sludge wastewater treatment systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecole Polytechnique Fédérale Lausanne, Laboratoire de Biotechnologie Environnementale (EPFL LBE) durchgeführt. Aerobic granular sludge-based systems have been recently proposed as a promising innovative alternative for wastewater treatment. Aerobic granular sludge may be developed in bubble column-type reactors operated in a sequencing batch mode with anaerobic and aerobic phases. The advantages are relatively low operating and maintenance costs and a high density biomass sludge blanket which results in a compact and efficient treatment system. For a successful operation of this promising treatment system, formation of physically and metabolically stable granular sludge is a prerequisite. A detailed understanding of the granule formation, the bacterial populations involved, and the physical structure is still missing and therefore we investigate three main objectives: (i) the competition and relative importance of PAO and GAO in granular sludge structure, (ii) granule formation and stability for optimized nitrogen and phosphorus removal, and (iii) the microbial assembly and community in relation to granular structure. A combination of process engineering approaches with the molecular characterization of the microbial communities of the granules is applied. The results of the first two project years showed that with propionate as substrate a more stable biological phosphorous removal by PAO could be achieved than with acetate. Microbial community characterization showed that it was indeed dominated by PAO in the propionate reactor whereas GAO were predominant when phosphorous removal was low in the acetate reactor. A new methodology to measure PAO activity in real time inside the reactor based on conductivity measurement was developed and will now be applied to study the competition between PAO and GAO in aerobic granular sludge. Different aeration strategies for improving nitrogen removal were also successfully tested leading to increased biological nitrogen removal. Furthermore, a detailed characterization of granule structure showed that they are composed of multiple micro-granules containing one population and that they resemble rather a cauliflower than an onion with several layers. This increased understanding of the granular sludge formation, activity and structure will allow tailoring aerobic granules with desired physical and metabolic characteristics which is required for a robust implementation and reliable operation of this novel system for the treatment of different kinds of wastewaters from municipalities or industry.
Das Projekt "Molekulare Diagnostik und Epidemiologie von agronomisch relevanten Schadorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsanstalt Agroscope, Changins-Wädenswil ACW Changins durchgeführt. Korrekte Identifikation von landwirtschaftlich relevanten Schädlingen und Krankheiten ist eine wesentliche Grundlage als Entscheidungsgrundlage für Quarantänemaßnahmen und für einen erfolgreichen und nachhaltigen Pflanzenschutz. Zusammen mit epidemiologischen Daten über Häufigkeit, Verteilung und Vorkommen von Arten und über agronomisch relevante Eigenschaften bilden diese Informationen die Basis für die Entwicklung robuster und zuverlässiger Pflanzenschutz-Strategien. 1. Molekulare Diagnostik: Quarantäne-Diagnostik wird im Rahmen der Pflanzenschutzverordung durchgeführt. Sie ist in der Regel dringend und bedarf oft der Entwicklung/Modifikation molekularer Methoden zur genetischen Identifikation von unbekannten Quarantäneorganismen, weshalb dieser Arbeit eine hohe Priorität eingeräumt werden muss. Die Entwicklung von molekularen Markern für spezifische Eigenschaften wie Pathogen- oder Pestizidresistenzen ist die Voraussetzung für epidemiologische Untersuchungen über deren Häufigkeit und Auftreten, für die Pflanzengenotypisierung zur Validierung des Nuklearstocks und für die markerunterstützte Selektion von Apfelsorten. 2. Molekulare Ökologie und Epidemiologie: Vergleichende genomische, populationsgenomische und transkriptomische Analysen von agronomisch relevanten Organismen dienen dazu, Fragen über die genetischen Grundlagen von spezifischen Anpassungen zu beantworten und eröffnen damit neue Möglichkeiten für den Pflanzenschutz. Informationen über populationsgenetische Parameter bilden die Basis zum Verständnis von Faktoren, die für die Verbreitung und Populationsgrößen verantwortlich sind. Epidemiologische Untersuchungen der Häufigkeit und Ausbreitung von agronomisch relevanten Eigenschaften (z.B. Resistenzen) bilden die Grundlage für die Formulierung von Pflanzenschutz-Strategien, die zum Beispiel neu auftretende Pestizidresistenzen bei Insekten berücksichtigen müssen. Die Analyse der Daten bedient sich einer Bioinformatik-Infrastruktur die ständig weiter entwickelt werden muss. Im Rahmen von zwei EU-FP7 Projekten werden genetische Barcodes für die Identifikation von Nematoden (QBOL) etabliert und praxistaugliche molekulare Diagnostik-Tests für NPPO's (Q-Detect) entwickelt.